城市高架橋裝配式施工方法研究

黎 芳，杜鵬廣，吳 多，劉福明

（1.江西省宏發路橋建筑工程有限公司，江西 南昌 330029；2.南昌工程學院土木與建筑工程學院，江西 南昌 330099）

隨著城市化進程的加快，傳統的平面道路交通已經遠遠不能滿足日益增加的城市道路交通負荷，交通問題已成為制約城市擴展、發展的重要因素之一[1]。在此背景下，快速路、城市環道高架等立體交通形式在各大城市的發展中的地位越來越重要[2-3]。

作為城市立體交通系統中的重要組成部分，高架橋因其施工速度快、承載能力高，成橋后可連續行駛、無縱橫干擾等優點被廣泛應用于我國現代化城市建設中，為提升城市形象、增強城市交通能力做出了重大貢獻[4-5]。但目前，受限于行業水平，城市高架橋在施工期、運營期的安全性能、成本控制、現場管理等方面還存在一定的不足，各類安全、質量事故時有發生，給人們的生命和財產安全造成了較大的損失[6-8]。對此，文章以城市高架橋為研究對象，以提高其安全性能為研究目的，對其進行進一步研究，具有較強的現實意義和較好的經濟前景。

1 城市高架橋發展現狀

1.1 結構形式

為適應現代化城市的復雜交通狀況，通常，城市高架橋的表現形式主要有匝道口分叉式立交、小半徑曲線橋和異性變寬橋等橋型。城市高架橋在外觀形式上線型的多變性，除滿足繁重的交通需求外，還承擔著城市的美學功能。從受力方面進行說明，高架橋結構復雜，既要承擔常規的彎矩、剪力和偏壓荷載，又要承受較大的扭矩和翹曲應力的作用。為了適應復雜的力學性能，城市高架橋的橋型主要以簡支T梁、預應力連續箱梁和組合梁的形式為主，具體形式及適用條件如表1所示。

表1 城市高架橋常用橋梁形式的特點

1.2 施工方式

對于一般的城市高架橋來說，由于跨度、標高要求較低，因此基于傳統滿堂支架施工的就地澆筑方法現澆的簡支T梁、連續箱梁等常用橋型即可滿足其適用性。通常，這類橋型施工快捷方便、成橋速度快，特別適用于城市曲線、彎坡、斜交等異形橋。

近年來，隨著一體化施工技術的發展以及預制梁、板結構制作工藝的改進，越來越多的城市高架橋采用梁廠提前預制空心板、預制箱梁構件，現場裝配構件的方式進行預制拼裝，這樣可以在保障施工質量的前提下，顯著提高施工速度、構件的質量、預應力張拉性能等。

2 城市高架橋裝配式施工原理、流程及具體工藝

2.1 原理與施工流程

城市高架橋裝配式施工主要分為上部結構施工和下部結構施工。上部結構的施工一般多在施工現場附近搭建臨時梁場，提前預制好梁、板構件，后期通過運梁車運至現場進行拼接施工。某橋的梁場構件如圖1所示。

圖1 橋梁上部結構的梁、板預制構件

對于下部結構，傳統的高架橋仍多采用滿堂支架法進行現場架設支撐、就地澆筑的方式。但這種施工方法對交通影響較大且施工質量依賴于現場工程隊伍的操作工藝，具有較大的不穩定性。近年來，隨著預制技術和一體化施工水平的發展，城市高架橋下部結構的施工也開始采用提前預制構件、工廠化生產，最后運至現場拼裝的方式。這種通過構件的提前預制，繼而在現場進行標準化的綁扎鋼筋、澆筑混凝土、構件起吊與調平、接縫處理的模式，極大地提高了施工效率與工程質量，具有很好的推廣前景與工程意義。某城市高架橋下部構件的裝配式施工程序如圖2所示。

圖2 城市高架橋的裝配式施工流程

2.2 施工工藝

（1）蓋梁的施工。蓋梁的施工主要包括蓋梁吊裝、蓋梁墊層坐漿、蓋梁精調和套筒灌漿等工序。

第一，蓋梁吊裝。蓋梁吊裝工藝的關鍵在于調節與之匹配的測量高程、水平度及相對位置。

第二，蓋梁墊層坐漿。蓋梁的墊層坐漿主要包括坐漿前的準備工作和墊層坐漿工作，如圖3所示。坐漿前的準備工作由安裝調節墊塊、立柱頂面濕潤清理、安裝擋漿模板等工序組成。安裝調節墊塊時應首先安放調節墊塊，再調整蓋梁安裝標高，通常采用橡膠支座作為調節墊塊，其下設置薄鋼板以調節高度。清理立柱時先用高壓水槍除塵濕潤，再用高壓氣管清除表面多余積水，以確保立柱頂面無積水。完成以后再在立柱頂面安裝擋漿模板，并在模板與立柱間加墊泡沫條。墊層坐漿主要分為拌漿、起吊、鋪漿和最后的止漿工作。其關鍵在于砂漿的制備及拌漿，常采用自制配合比進行拌漿，然后倒入料斗后用汽車吊起吊并傾倒至預設的立柱頂面，接著用鐵板刮平墊層，最后在蓋梁預留鋼筋上套上止漿墊（預留一定安全高度）。坐漿時應注意監控蓋梁安裝高程，坐漿后及時測量蓋梁安裝的高程、水平度及蓋梁的相對位置。蓋梁灌漿結束標志著蓋梁施工完成。

圖3 蓋梁墊層坐漿流程

第三，蓋梁精調。通過蓋梁吊裝調整后，基本可確定其大概位置，后期利用立柱頂面安放的墊塊進行標高控制，端部的中垂線進行水平位置控制，以滿足施工精度要求。

第四，套筒灌漿。套筒內的漿料一般現場配制、攪拌，并在墊層砂漿終凝后進行壓漿。用汽車吊將拌好的漿料倒入壓漿機并起吊至高空作業平臺開始壓漿，根據現場條件通常由從下部注漿孔道壓漿、上部孔道出氣排漿，待壓漿管壓力穩定、出漿口漿液流出后，拔出壓漿槍頭并封堵注漿孔道，孔道采用橡膠止漿塞進行封堵。

（2）預制立柱拼裝施工工藝。預制立柱拼裝工藝是目前橋梁裝配一體化施工的主要發展方向之一，特別適用于城市高架橋等工期短、場地緊張的快速施工。預制立柱拼裝施工主要包括拼裝前的準備、施工測量、吊機和吊索具的選用、預制立柱的運輸吊裝、就位校正以及現場灌漿作業等工序，施工工藝流程如圖4所示。根據現場施工組織及規程要求，明確吊裝方案、做好現場交通協管工作。

圖4 預制立柱拼裝施工工藝流程

第一，立柱拼裝前準備工作。首先，立柱拼裝前在拼截面中心放置墊塊、安裝止漿環并調節四個方向上的千斤頂（30t），拼截面中心位置采用“橡膠墊塊+鋼板”的方式進行控制，拼截面中心采用2cm厚橡膠墊塊（200mm×200mm×21.4mm）。在止漿環下方應先插上橡膠環，再安上止漿環，如圖5所示。其次，在立柱上口觀測點所在面，以鋼筋中為基準貼上刻度條，在立柱下口四面，以混凝土面中為基準畫出中線，如圖6所示。最后，承臺鑿毛。在承臺上標出拼截面位置，并畫上墨線。為增強立柱與承臺拼接面的黏結性，對立柱范圍內的承臺拼接面進行鑿毛，鑿毛要求露出混凝土骨料為止，如圖7所示。鑿毛作業區如圖8所示，斜線包圍的區域為鑿毛部分。鑿毛后用高壓水槍沖洗干凈，并用吸塵器將鑿毛區域內的水和灰塵吸干凈。立柱中心安放調節墊塊位置不鑿毛。

圖5 止漿環

圖6 貼刻度條畫中分線

圖7 現場鑿毛

圖8 鑿毛作業區

第二，預制立柱施工測量。預制立柱拼裝施工前，應進一步復核現場主要高程基準點、預制構件橫縱軸線和基準線標高標識、主要構造圖標注的軸線中心和標高等各部分相關參數。復測承臺中心點標高，并根據復測結果設置調節鋼板的厚度，偏低調節鋼板加厚，偏高調節鋼板減薄。

第三，預制立柱運輸。根據項目特點和運輸路況，一般預制立柱的裝運選用六軸低平板半掛車。裝運作業時，要根據構件的幾何特性確定前后拖車位置，并盡量保持在同一軸線，通常構件下部用枕木作填襯。構件裝車后，兩側及前后用鋼絲繩或尼龍繩進行綁扎，并拉設警示繩、懸掛示寬燈。車輛行駛過程要確保構件的運輸安全，盡量夜間進場，配合交通協管工作。

第四，預制立柱吊裝。吊裝前應清理承臺面及立柱端面，使用空氣壓力設備對工作臺面進行現場鑿毛處理。立柱卸車采用汽車吊起吊、空中翻轉豎立、旋轉至承臺位置進行套筒插筋，將立柱吊裝就位，按照此流程依次吊裝完成所有墩號立柱。

第五，立柱就位與校正。在基礎承臺上劃出定位十字中心線，放置定位框架并與預埋鋼筋焊接固定。立柱安裝過程需采用纜風繩進行微調整、防止傾覆和偏移。立柱起吊后與定位框架對準，基于檔塊固定位置，下落吊裝到位。吊裝就位后通過頂升液壓桿進行立柱的垂直度校正，并通過纜風繩、花籃螺絲的精調，保證安裝精度為±2mm。當立柱垂直度符合要求時，緊固四周的調整鋼鍥，完成校正。在承臺表面立柱四周邊沿墨線5cm位置，安裝擋漿模板，材料用硬木，尺寸為15cm×5cm。模板與承臺采用膨脹螺絲固定。為了固定和微調立柱拼裝時的縱橫位置，防止立柱縱橫向偏位超出規定值，在下口四倒角位置設置型鋼L形限位板進行限位調整。限位板與承臺采用膨脹螺絲連接，L形每邊設置一個孔，調節螺桿穿過孔洞頂住鋼板，鋼板在拼裝立柱時與立柱緊貼，利用車絲螺桿進出調整立柱縱橫向位置。試吊完成后，正式吊裝。攤鋪砂漿完成，進行第二次下放立柱，立柱沿四周倒角限位板下放，并復測下口中線，中心墊塊未受力前可再次進行微調。中線墊塊受力后，分級卸力，復測立柱上口中線，微調千斤頂，進行最終精調工作。下放過程中確保四周都有漿液擠出，保證坐漿密實。將擠出砂漿清理干凈，并將砂漿面與檔漿板抹平，如圖9所示。

圖9 立柱安裝

第六，立柱現場灌漿作業。為了更快捷地完成預制構件的裝配安裝，充分實現一體化施工的目標，現場整合了快速安裝集成系統，主要包括汽車吊、拌漿機、灌漿機、調節千斤頂、發電機、高壓清洗組合設備等。立柱的灌漿作業可參考蓋梁工藝進行操作。

3 小結

文章以城市高架橋的施工為研究對象，對其當前的結構形式、施工工藝進行討論分析，并重點對高架橋的裝配式施工展開研究，得到了如下結論：（1）目前城市高架橋的橋梁形式仍以梁式橋為主；（2）高架橋的施工方法逐漸由現場澆筑發展到預制構件的裝配式；（3）城市高架橋的裝配式不僅僅局限在上部梁板結構的預制，下部蓋梁、立柱也逐漸向預制裝配式技術發展。